你見過蠟燭嗎？希望你以後會用到它。當蠟燭燃燒時，我們可以看到一個有趣的現象：燃燒的燭芯底部通常總是沾滿了融化的蠟。燭芯上有融化的蠟意味著蠟燭可以燃燒很長時間。是什麼原因導致融化的蠟向上移動到燃燒的燭芯呢？我們在火炬上也能觀察到同樣的現象。
我們生活中許多有趣的現像都與蠟燭和油燈中的現象類似。就好像液體長了腿，可以向上流動一樣。能用科學解釋一下嗎？毛細作用是可以解釋蠟燭、油燈以及許多其他相關現象的物理概念。
內聚力和附著力
內聚力是指同種物質分子之間的吸引力，而不同物質分子之間的吸引力則稱為附著力。例如，當我們往玻璃杯中倒入水時，水分子之間的吸引力稱為內聚力，而水分子和玻璃分子之間的吸引力稱為附著力。
接觸角
在深入探討毛細現象之前，我們首先必須了解黏附力和內聚力如何影響毛細現象。例如，考慮玻璃杯中的液體。當液體分子間的內聚力大於黏附力（液體分子與玻璃分子之間的吸引力）時，液體表面會向上彎曲。例如，當玻璃杯中盛有水時，人們常說水會潤濕玻璃表面。相反，如果黏附力更強，液體表面會向下彎曲。例如，當玻璃杯中盛有水銀時。
曲線所形成的角度稱為接觸角。當液體的內聚力大於附著力時，形成的接觸角通常小於90°。o （圖a）。反之，若黏附力大於流體內聚力，則形成的接觸角大於90°。o （圖b）。黏附力和內聚力在理論上難以計算，但接觸角可以測量。它與毛細作用有何關係？
毛細作用的概念
如果液體的內聚力大於附著力，液體表面就會向上彎曲。當我們插入一根細管（直徑小於容器的管道）時，會形成一個較高的液柱。換句話說，容器中的液體會沿著管道上升。這是因為沿著管壁的總表面張力向上作用。液體能夠達到的最大高度是表面張力等於或等於管道內液體重力時的高度。因此，液體只能上升到表面張力與管道內液體重力平衡的高度。
反之，如果附著力大於液體的內聚力，液體表面就會向下彎曲。當我們插入一根細管（直徑小於容器的管子）時，液體表面就會形成一個下部（見下圖）。
這種效應稱為毛細作用，或毛細現象，這些細管稱為毛細管。值得注意的是，我們體內最小的血管也可以被稱為毛細管，因為這些微小血管中的血液循環也是由於毛細作用實現的。類似地，熔化的蠟或煤油透過燈芯上升的現像也顯而易見。此外，人們認為毛細作用在水分和養分通過微小的木質部導管從根部輸送到葉片的過程中起著至關重要的作用。如果沒有毛細作用，土壤表面會在下雨或灌溉後立即乾燥。毛細作用的另一個重要作用是保持土壤顆粒間隙中的水分。
毛細作用方程
如何確定毛細管柱中水的上升高度？液體在管柱中看起來會上升。 
半徑為 r、高度為 h 的毛細管。使液體保持在高度 h 的力是表面張力在垂直方向上的分量：F cos theta。
毛細管頂部開口，因此大氣壓力作用於液體表面。液體與毛細管的接觸面長度為 2πr（圓的周長）。因此，沿接觸面作用的表面張力垂直分量的大小為：
如果忽略液面的向上彎曲，則管道內液體的體積為：
液體體積 = 管道表面積 × 液體高度
V = A h
V = (πr² ) h
如果毛細管內液柱表面張力的垂直分量與液柱的重力達到平衡，則液體無法繼續上升。換句話說，當液柱高度為 h 時，表面張力的垂直分量與液柱的重力達到平衡，液體將達到最大高度。表面張力的垂直分量為：
F = γ 2 π r cos θ
同時，毛細管內液體的重量為：
w = mg
w = ρ V g
w = ρ ( π r 2 h ) g
當液體達到最大高度 (h) 時，表面張力的垂直分量必須等於毛細管中液體的重量。數學表達式為：
這就是我們要找的方程式。如果你想確定液柱的高度，請使用這個方程式。
